Computational fluid dynamics analysis of conventional irrigation and the combination with adjuvant suction cannulas in human molars with isthmus communication

Abstract

Este estudio evaluó parámetros clave de irrigación mediante dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés), incluyendo el patrón de flujo, velocidad del irrigante, esfuerzo cortante en las paredes y presión apical, durante la irrigación convencional con una aguja lateral ventilada (SV) de presión positiva y la combinación de diferentes cánulas de succión en la raíz mesial de molares mandibulares humanos con 2 conductos radiculares independientes y comunicación a través de un istmo.

Se realizó una microtomografía computarizada (micro-CT) de un molar con 2 conductos radiculares y comunicación de istmo en la raíz mesial para análisis computacional tras la preparación del conducto radicular y reconstrucción geométrica. Se diseñaron modelos computacionales de una aguja SV de calibre 30G y tres diferentes cánulas de succión: la cánula Macro del sistema EndoVac (MaC), Surgitip (SURG) y la aguja iNP (iNP).

Se llevaron a cabo cuatro simulaciones diferentes:

Simulación SV: Aguja SV localizada a 2.5 mm de la longitud de trabajo (WL) en el conducto mesiolingual (ML). Simulaciones SV-iNP, SV-SURG y SV-MaC: Aguja SV en el conducto ML combinada con la respectiva cánula de succión colocada a 7.5 mm de la WL en el conducto mesiobucal (MB). Se compararon las magnitudes clave de irrigación utilizando CFD. La solución irrigante no ingresó al istmo en la simulación SV. Las simulaciones SV-iNP, SV-SURG y SV-MaC mostraron un mejor rendimiento en términos de esfuerzo cortante y presión apical. El flujo del líquido no alcanzó los milímetros apicales del conducto principal, pero se observó un flujo significativo y esfuerzo cortante en el istmo en las simulaciones SV-SURG y SV-MaC.

El uso de cánulas de succión complementa la irrigación convencional en raíces con 2 conductos radiculares independientes y comunicación por istmo, mejorando el flujo del irrigante, aumentando el esfuerzo cortante en las paredes del conducto radicular y el istmo, y disminuyendo ligeramente la presión apical.

This study evaluated CFD key irrigation parameters (flow pattern, irrigant velocity, wall shear stress and apical pressure) of conventional irrigation with positive pressure side-vented (SV) needle and the combination of different suction cannulas in the mesial root of human mandibular molars with 2 independent root canals and isthmus communication. A micro-CT scan of a molar presenting 2 root canals and an isthmus communication in the mesial root was obtained for computational analysis after root canal preparation and geometric reconstruction. Computational models of a 30G SV needle and three different suction cannulas (EndoVac Macro cannula (MaC), Surgitip (SURG) and iNP needle (iNP)) were designed. Four different simulations were carried out: simulation SV (SV needle located at 2.5 mm from working length (WL) in mesiolingual root canal (ML)), simulations SV-iNP, SV-SURG and SV-MaC (SV needle in ML plus the respective suction cannula placed at 7.5 mm from WL in mesiobuccal root canal). Key magnitudes of irrigation were compared with CFD. The irrigant solution did not enter the isthmus in SV simulation. Simulations SV-iNP, SV-SURG and SV-MaC exhibited a better performance in shear stress and apical pressure. Fluid flow did not reach the apical millimeters of the main root canal, but substantial flow and shear stress was observed in the isthmus in SV-SURG and SV-MaC simulations. The use of suction cannulas aids conventional irrigation in roots with 2 independent root canals and isthmus communication by improving irrigant flow, increasing shear stress in the root canal walls and isthmus, and slightly decreasing apical pressure.